第一章 天然药物化学结构研究
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天然药物化学1～9章
第一章 总论 一、概述 二、生物合成
三、提取分离的方法
四、结构研究方法
四、结构研究方法
从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构 鉴定,方法有波谱法,化学法,文献调研等。 1) 纯化和干燥化合物的样品
2) 通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初 步判断结构类型 3) 由波谱法等确定分子式，分子量，不饱和度； 进一步推出结构官能团－－推出结构片断或骨 架－推出平面结构－确定其构型，构象。
mannose)，D-阿洛糖(D-allose)，D-半乳糖(Dgalactose)等。其中以D-葡萄糖最为常见。
HOH2C CHO H HO H H C C C C OH H OH OH OH OH OH CH2OH O H,OH HOH2C HO HO O H,OH OH HO C H O OH OH
第二章
第二章 糖和苷
一、概述 二、单糖的立体化学
三、糖和苷的分类
四、苷类化合物的理化性质
五、苷键的裂解
六、糖的核磁共振性质
七、糖链的结构测定
八、糖和苷的提取分离
一、 概述
糖又称作碳水化合物(carbohydrates)，是 自然界存在的一类重要的天然产物，是生命活动 所必需的一类物质，和核酸、蛋白质、脂质一起 称为生命活动所必需的四大类化合物。按照其聚
1.88
三、提取分离的方法
c.氢键力吸附 聚酰胺吸附层析--洗脱剂的洗脱力由小到大为: 水 > 甲醇 > 丙酮 > NaOH液 > 甲酰胺 > 尿素水液 ④根据物质分子的大小进行分离 如葡萄糖凝胶(Sephadex G and LH-20...)过泸法等 ⑤根据物质解离程度不同的分离法 离子交换法： 强酸： -SO3H 强碱： -N+(CH3)3Cl弱酸： -CO2H 弱碱： -NH2(NH,N)
天然药物化学的结构解析-研究生
详细描述
皂苷的结构解析一般包括确定苷元的结构、糖链的序列和连接方式等。通过核磁共振、质谱等技术可 以对皂苷进行结构解析，进而研究其生物活性及作用机制。
生物碱类化合物的结构解析
总结词
生物碱是一类具有复杂结构的含氮天然 产物，通常具有强烈的生物活性。其结 构解析对于新药研发和药物改造具有重 要意义。
VS
天然药物化学成分往往具有复杂的结构，需要采用多种手段进行解析，如光谱法、质谱法 、X射线单晶衍射等。解决方法是综合运用多种技术手段，结合计算机模拟和理论计算， 提高解析的准确性和可靠性。
微量成分的检测和鉴定
天然药物中往往含有微量成分，其含量较低，给检测和鉴定带来很大困难。解决方法是采 用高灵敏度的检测技术和分离纯化技术，如高效液相色谱、超临界流体色谱等，以提高微 量成分的检测和鉴定准确性。
详细描述
生物碱的结构特征通常包括芳香环、杂环 和含氮基团等。通过光谱分析、化学降解 和色谱分离等技术，可以确定生物碱的化 学结构，进一步研究其生物活性及作用机 制。同时，生物碱的结构解析也是新药发 现和药物改造的重要基础。
05 天然药物化学结构解析的 挑战与前景
结构解析的难点与解决方法
复杂分子结构的确定
详细描述
在天然药物化学中，核磁共振技术主要用于确定化合物的三维结构，揭示分子 内部的相互作用和动态变化，有助于理解化合物的生物活性和药理作用。
质谱技术
总结词
质谱技术是通过测量离子质量与电荷比值来确定分子结构的分析方法。
详细描述
在天然药物化学中，质谱技术主要用于化合物的分子量测定、元素组成分析、官 能团鉴定和结构推断等。
天然药物化学的结构解析-研究生
contents
目录
• 引言 • 天然药物化学概述 • 天然药物化学的结构解析方法 • 天然药物化学结构解析实例 • 天然药物化学结构解析的挑战与前景
皂苷的结构解析一般包括确定苷元的结构、糖链的序列和连接方式等。通过核磁共振、质谱等技术可 以对皂苷进行结构解析，进而研究其生物活性及作用机制。
生物碱类化合物的结构解析
总结词
生物碱是一类具有复杂结构的含氮天然 产物，通常具有强烈的生物活性。其结 构解析对于新药研发和药物改造具有重 要意义。
VS
天然药物化学成分往往具有复杂的结构，需要采用多种手段进行解析，如光谱法、质谱法 、X射线单晶衍射等。解决方法是综合运用多种技术手段，结合计算机模拟和理论计算， 提高解析的准确性和可靠性。
微量成分的检测和鉴定
天然药物中往往含有微量成分，其含量较低，给检测和鉴定带来很大困难。解决方法是采 用高灵敏度的检测技术和分离纯化技术，如高效液相色谱、超临界流体色谱等，以提高微 量成分的检测和鉴定准确性。
详细描述
生物碱的结构特征通常包括芳香环、杂环 和含氮基团等。通过光谱分析、化学降解 和色谱分离等技术，可以确定生物碱的化 学结构，进一步研究其生物活性及作用机 制。同时，生物碱的结构解析也是新药发 现和药物改造的重要基础。
05 天然药物化学结构解析的 挑战与前景
结构解析的难点与解决方法
复杂分子结构的确定
详细描述
在天然药物化学中，核磁共振技术主要用于确定化合物的三维结构，揭示分子 内部的相互作用和动态变化，有助于理解化合物的生物活性和药理作用。
质谱技术
总结词
质谱技术是通过测量离子质量与电荷比值来确定分子结构的分析方法。
详细描述
在天然药物化学中，质谱技术主要用于化合物的分子量测定、元素组成分析、官 能团鉴定和结构推断等。
天然药物化学的结构解析-研究生
contents
目录
• 引言 • 天然药物化学概述 • 天然药物化学的结构解析方法 • 天然药物化学结构解析实例 • 天然药物化学结构解析的挑战与前景
绪论-----天然药物化学课件
相似相溶
分子极性 溶剂极性 规律 极性溶剂（如水）易溶解极性物质 非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒 精等）能溶解非极性物质 含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟 基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧 基（—OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧 酸。
溶剂的极性
水 极性溶剂：甲醇、乙醇、丁醇 中等极性溶剂：丙酮、乙酸乙酯 弱极性溶剂：乙醚、氯仿、二氯甲烷、苯 非极性溶剂：四氯化碳、二硫化碳、石油醚、环 已烷
2、根据物质在两相溶剂中的分配系数不同进行分 离 (1)、 (1)、液—液萃取与分配系数 K值 (2)、 (2)、分离难易与分离因子 β (3)、分配比与PH PH对酸碱两性化合物的影 (3)、分配比与PH对酸碱两性化合物的影 以酸性成分为例） P22分离 分离） 响（以酸性成分为例）（P22分离） (4)、 (4)、逆流分溶法 （CCD ） (5)、 液萃取与PC (5)、液－液萃取与PC (6)、 液分配柱色谱： (6)、液－液分配柱色谱：正相与反相 高压（ ）、中压 中压、 高压（效）、中压、低压 (7)、Labor柱 (7)、Labor柱 (8)、液滴逆流色谱（DCCC） (8)、液滴逆流色谱（DCCC）及高速逆流 色谱（HSCCC） 色谱（HSCCC）
溶剂提取范围 溶剂提取范围
亲水性化合物，极性基团多（OH，COOH） 亲水性化合物，极性基团多（OH，COOH） 亲脂性化合物，极性基团少（烃类） 亲脂性化合物，极性基团少（烃类） OH，易溶于水， 如：糖；多－OH，易溶于水， 淀粉； 也有许多－ OH， 理论上溶于水， 淀粉 ； 也有许多 － OH ， 理论上溶于水 ， 但实 际上，不完全如此，因为分子量大，水化现象， 际上，不完全如此，因为分子量大，水化现象， 难溶解。 是分子的溶剂化过程） 难溶解。（是分子的溶剂化过程）。 苷元部分极性小， 难溶于水， 苷 ， 苷元部分极性小 ， 难溶于水 ， 苷中糖部 分多－OH，易溶。 分多－OH，易溶。 生物碱： 游离碱水溶液性一般较小， 生物碱 ： 游离碱水溶液性一般较小 ， 易溶于 有机溶剂，但成盐后则易溶于水。 有机溶剂，但成盐后则易溶于水。
天然药物化学全部课件
3．学科迅速发展时期（20世纪——）
特点四:生物活性测试普遍开展 单纯的化合物分离————活性跟踪分离 小规模测试——高通量筛选 HTS high throungput screening
四、天然药物化学在中药现代化中的作用
中药发展的机遇
✓ 天然药物在健康保障体系中的作用 ✓ 中药确切的疗效 ✓ 相对丰富的资源
改进炮制工艺
制定炮制规范或标准
如：延胡索 ——醋炒—— 增加生物碱溶出——增效
乌头类——蒸煮——水解双酯型生物碱——减毒
黄芩——冷浸——淡黄芩（绿）
黄芩苷醌 变色
——热煮——煮黄芩（黄）
2. 建立和完善中药的质量评价标准
中药材、制剂中有效成分的质量——临床疗效 建立科学、灵敏的质控标准
科学——质控标准和药效的相关性 有效成分——科学的质控指标 以有效成分、有效部位、大类成分、有毒成分为指标，
提取前的准备 系统的文献调研 原材料的处理 保留凭证标本 提取分离一般原则 已知物或已知结构类型——文献方法，工业方法 未知物——活性跟踪（定向分离）
第三节 提取分离方法
一、中草药有效成分的提取 二、中药有效成分的分离与精制
糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢、核酸代谢 一次代谢产物 Primary metabolits
对机体生命活动不可缺少的物质 糖、脂肪、蛋白质、核酸 乙酰辅酶A、丙二酸单酰辅酶A、莽草酸、氨基酸
一、一次代谢和二次代谢
二次代谢：对维持植物生命活动来说不起重要作用 并非所有植物中都存在
二次代谢产物 Secondary metabolits 对机体生命活动并非不可缺少的物质 生物碱、黄酮、萜类、蒽醌、香豆素等
天然化合物之间的结构联系 天然化合物与一次代谢产物间的联系
医药化学中的天然药物化学研究
医药化学中的天然药物化学研究医药化学是研究药物分子结构、制剂、药效及药理作用等的学科。
现代医学中，化学在药物的研究、开发及生产中占据着首要的位置。
而在医药化学中，天然药物化学研究是一个重要的方向，它是指从天然资源中提取出来的药物的化学研究。
本文将探讨天然药物化学研究在医药领域中扮演的重要角色。
一、天然药物概述天然药物可以分为两类，一类是从动植物中提取的药物，另一类是从微生物中提取的药物。
这些天然药物都有着独特的药效和作用，可以在治疗各种疾病方面发挥很大的作用。
这些天然药物的药理作用是由其中特定的化学结构所决定的。
二、天然药物化学研究天然药物化学研究是在天然药物的基础上进行的一项研究。
这个领域的目的是通过深入研究天然药物中的化学成分和结构，揭示其药效机制，为新药的研究和开发提供理论依据和技术支持。
天然药物中的化学成分包括具有生物活性的成分和其他次要成分。
天然药物化学研究的重点就是探究具有生物活性的成分。
1. 提取天然药物成分天然药物中的化学成分主要包括多种化学物质。
要提取出其中对治疗疾病有益的成分，就需要运用科学的方法提纯和分离。
目前，利用现代化学分析技术可以分离出各种药物分子，进一步分析其结构、特性和作用机制，从而更好地理解其药物学性质。
2. 分析天然药物成分化学结构的分析是天然药物化学研究的重要领域之一。
常用的分析方法包括核磁共振（NMR）、红外光谱（IR）、质谱（MS）等，这些分析工具可以用于建立化学信息库。
在这些化学信息库的基础上，就可以更好地了解药物的化学组成、药力学等信息。
3. 天然药物化学研究的应用天然药物化学研究的应用范围非常广泛。
具体而言，天然药物的化学研究可以为药物的设计、研发和生产提供重要依据，为药物研发提供技术支持。
比如，目前国际上已经有很多天然药物在临床治疗方面得到了广泛应用，比如青蒿素和紫杉醇等。
三、天然药物的优势与化学合成药相比，天然药物具有许多优势。
首先，天然药物通常不会导致副作用。
天然药物化学的定义跟其研究探究 内容资料文档
适用于具有挥发性、能随水蒸汽蒸馏 而不被破坏、难溶或不溶于水的成分的提 取，如挥发油、小分子的香豆素类、小分 子的醌类成分。
3.1.3 升华法
固体物质受热不经过熔融，直接变成 蒸汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为 升华。中草药中有一些成分具有升华的性 质，可以利用升华法直接自中草药中提取 出来。如樟木中樟脑的提取。
（1）改变温度：结晶与重结晶，即利用溶剂对有 效成分与杂质在冷热情况下溶解度显著差异以获得 结晶的方法。 （2）改变混合溶剂极性： 水/醇法：水提液+醇（数倍）：可沉淀多糖、蛋白
质等水溶性物质（杂质）。 醇/水法：醇提液+水（数倍）：可除去叶绿素、
油脂等杂质。
（3）改变pH值：
碱提酸沉（碱/酸法）：如提取黄酮、蒽醌类 酚酸性成分
3.2 天然药物有效成分的分离与精制
3.2.1 根据物质溶解度差别进行分离 3.2.2 根据化合物在两相溶剂间分配比差别进行分离 3.2.3 根据物质吸附力差别—固-液吸附进行分离 3.2.4 根据分子量大小差别进行分离 3.2.5 根据物质解离程度不同进行分离
3.2.1 根据物质溶解度差别进行分离
1.2 化学成分
化学成分：天然药物中含有的各种化学物质， 如生物碱、黄酮体化合物、皂苷、挥发油等。 如中药麻黄（Ephedra spp.）中含有左旋麻黄 素等多种生物碱以及挥发油、淀粉、树脂、 叶绿素、纤维素、草酸钙等化学成分；中药 甘草（Glycyrrhiza uralensis）中则含有甘草酸 等多种皂苷以及黄酮体、淀粉、纤维素、草 酸钙等成分。
Question: CCD分离原理？各英文缩写的含义？
CCD法（Countercurrent distribution，反 流分布法，逆流分溶法）：
3.1.3 升华法
固体物质受热不经过熔融，直接变成 蒸汽，遇冷后又凝固为固体化合物，称为 升华。中草药中有一些成分具有升华的性 质，可以利用升华法直接自中草药中提取 出来。如樟木中樟脑的提取。
（1）改变温度：结晶与重结晶，即利用溶剂对有 效成分与杂质在冷热情况下溶解度显著差异以获得 结晶的方法。 （2）改变混合溶剂极性： 水/醇法：水提液+醇（数倍）：可沉淀多糖、蛋白
质等水溶性物质（杂质）。 醇/水法：醇提液+水（数倍）：可除去叶绿素、
油脂等杂质。
（3）改变pH值：
碱提酸沉（碱/酸法）：如提取黄酮、蒽醌类 酚酸性成分
3.2 天然药物有效成分的分离与精制
3.2.1 根据物质溶解度差别进行分离 3.2.2 根据化合物在两相溶剂间分配比差别进行分离 3.2.3 根据物质吸附力差别—固-液吸附进行分离 3.2.4 根据分子量大小差别进行分离 3.2.5 根据物质解离程度不同进行分离
3.2.1 根据物质溶解度差别进行分离
1.2 化学成分
化学成分：天然药物中含有的各种化学物质， 如生物碱、黄酮体化合物、皂苷、挥发油等。 如中药麻黄（Ephedra spp.）中含有左旋麻黄 素等多种生物碱以及挥发油、淀粉、树脂、 叶绿素、纤维素、草酸钙等化学成分；中药 甘草（Glycyrrhiza uralensis）中则含有甘草酸 等多种皂苷以及黄酮体、淀粉、纤维素、草 酸钙等成分。
Question: CCD分离原理？各英文缩写的含义？
CCD法（Countercurrent distribution，反 流分布法，逆流分溶法）：
天然药物化学的主要研究内容
天然药物化学的主要研究内容
天然药物化学是一门以天然药物为研究对象，运用现代科学方法研究其化学成分、药理作用、制备工艺及临床应用等内容的学科。
其主要研究内容包括以下几个方面：
1. 天然药物的化学成分研究：这是天然药物化学研究的基础。
通过对天然药物的化学成分进行分离、纯化和结构鉴定，明确其化学组成和分子结构。
这些化学成分可能是天然药物发挥药效的物质基础，也可能是其产生副作用的原因。
2. 天然药物的药理作用研究：天然药物的药理作用是其发挥药效的关键。
通过对天然药物进行药理学研究，探索其作用机制和药效学特点，可以揭示其治疗疾病的原理，为新药研发提供理论依据。
3. 天然药物的制备工艺研究：天然药物的制备工艺是实现其工业生产的关键环节。
通过对天然药物的提取、分离和纯化工艺进行研究，探索最佳的工艺路线和操作条件，可以提高天然药物的产率和纯度，实现其规模化生产。
4. 天然药物的质量控制研究：为了保证天然药物的安全性和有效性，需要进行严格的质量控制。
通过对天然药物进行定性、定量分析，建立科学的质量标准，可以保证其质量和稳定性。
5. 天然药物的临床应用研究：天然药物的临床应用是检验其疗效和安全性的关键环节。
通过对天然药物进行临床试验，观察其疗效和不良反应，可以评估其治疗疾病的实际效果，为临床应用提供依据。
天然药物化学的主要研究内容是围绕天然药物的化学成分、药理作用、制备工艺、质量控制及临床应用等方面展开的。
通过对这些方面的深入研究，可以揭示天然药物的作用机制和疗效特点，为新药研发提供理论依据，为保障人类健康提供有力支持。
天然药物化学的研究内容
天然药物化学的研究内容
天然药物化学是研究天然药物中的化学成分、结构特征、药理作用及
其药效物质基础等方面的科学。
其研究内容包括以下几个方面：
1.天然药物的分类与来源：对天然药物的源头、分类、生长环境、采
集存储等方面进行深入的研究，为下一步的研究提供基础资料。
2.天然产物的分离鉴定：利用各种色谱、质谱、核磁共振等分析手段
对天然产物进行分离、鉴定及结构解析，为明确其药理作用提供科学依据。
3.天然产物的生物合成研究：研究天然产物的生物合成途径及其调控
机制，促进药物化合物和天然产物的合成。
4.天然药物的药效学研究：通过体内外实验，了解药物的药效、药理
学机制，为发现新药提供科学依据。
5.天然药物化学的应用：研究天然药物化学，并将其应用于药物开发、临床医疗等方面，改善人类健康水平，推动医药行业进步。
天然药物化学的结构解析-研究生
Palytoxin
OH H 2N O O O OH OH O HO OH O (CH 2)n OH N H N H O OH O O OH HO OH OH OH OH OH OH O OH HO OH OH R2 O HO R1 R
1
HO HO OH OH HO
OH OH
R3 OH OH O OH OH OH OH
推断并确定分子平面结构 文献
CD、ORD、NOE、 CD、ORD、NOE、 2D-NMR、X2D-NMR、 ray……
推断并确定分子的主体结构
核磁共振仪
核磁共振谱
一、基本原理 1. 原子核的自旋 核象电子一样， 也有自旋现象， 从而有自旋角动量。 核象电子一样 ， 也有自旋现象 ， 从而有自旋角动量 。
磁旋比)、 磁旋比 若质子的共振磁场强度只与γ(磁旋比 、电磁波照 射频率v有关 有关， 射频率 有关 ， 那 么 ， 试样中符合共振条件的 1H都发 都发 生共振，就只产生一个单峰,这对测定化合物的结构是 生共振，就只产生一个单峰 这对测定化合物的结构是 毫无意义的。实验证明：在相同的频率照射下， 毫无意义的。实验证明：在相同的频率照射下，化学 环境不同的质子将在不同的磁场强度处出现吸收峰 磁场强度处出现吸收峰。 环境不同的质子将在不同的磁场强度处出现吸收峰。 H核在分子中不是完全裸露的，而是被价电子所包 核在分子中不是完全裸露的， 核在分子中不是完全裸露的 围的。 因此， 外加磁场作用下， 由于核外电子在垂 围的 。 因此 ， 在 外加磁场作用下 ， 由于核外电子在 垂 直于外加磁场的平面绕核旋转， 直于外加磁场的平面绕核旋转 ， 从而产生与外加磁场 方向相反的感生磁场H’。 这样， 核的实际感受到的 方向相反的感生磁场 。 这样 ， H核的实际感受到的 磁场强度为： 磁场强度为： H 实 = H 0 − H ' = H 0 − σH 0 = H 0 (1 − σ )
天然药物化学(改)-1
溶剂的极性依据介电常数决定。 水>甲醇>乙醇>丙酮>正丁醇>乙酸乙酯>氯仿>乙 醚>苯>四氯化碳>石油醚>己烷
例题： 硅胶薄层层析，乙醚-乙酸乙酯 (4：1) 展开， 比较大黄中的五种蒽醌苷元的Rf值。
OH O OH
R1 O
R2
大黄酚 大黄素 大黄素甲醚 芦荟大黄素 大黄酸
R1=CH3 R1=CH3 R1=CH3 R1=H R1=H
K：表示分配系数，越大越容易分离。 CU：表示溶质在上相溶剂中的溶度； CL：表示溶质在下相溶剂中的溶度。
2.分离因子β β＝KA/KB（注KA＞KB）
• β越大越容易分离。
①β≥100，仅作一次简单萃取就可实现基本 分离； ②100>β≥10，则须萃取10-12次； ③β≤2，须萃取100次以上才能完成；
葡萄糖代谢 莽草酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 三羧酸循环 乙酰辅酶A 丙二酸单酰辅酶A （TCA） 丁酮二酸 α-酮戊二酸 丁二酸 脂肪族氨基酸 赤藻糖4-磷酸 苯丙素类
芳香族氨基酸
嘌呤、嘧啶
δ-氨基乙酰丙 酸
甲戊二羟酸
脂肪酸类
植物一次代谢与生物合成过程
（二） 二次代谢及其代谢产物
1.二次代谢
以一次代谢产生的代谢产物为原料（或前体），经不同
R2=H R2=OH R2=OCH3 R2=CH2OH R2=COOH
极性顺序：大黄酸>大黄素>芦荟大黄素>大黄素 甲醚>大黄酚 Rf值：大黄酸<大黄素<芦荟大黄素<大黄素甲醚 <大黄酚
吸附柱层析的操作 1）装柱 吸附剂用量：试样量的30～60倍 极性小难分离者100 ～200倍 湿法和干法两种
天然药物化学的研究方法-精品医学课件
SFE流程
可做SF的物质
用于中药提取
其它提取
SF
CO2, C2H4, N2O, NH3, H2O
成分
挥发油 生物碱
萜类 黄酮
其它
芳香油（精油） 脱尼古丁的烟叶 脱咖啡因的茶叶
SFE优点
近常温提取，不会对成分产生破坏
SFE优点
溶剂回收容易，无有机溶剂残留
SFE优点
提取快速
（二）水蒸气蒸馏法
毒理
一、天然药物有效成分的提取
溶剂法
利用相似相 溶的原理， 不同溶剂可 以提取不同 极性的成分
水蒸气 蒸馏法
利用某些成 分可以与水 蒸气共沸， 适用于挥发 油的提取
升华法
适用于少数 成分如游离 蒽醌的提取
青蒿一握，以水二升渍， 绞取汁，尽服之。
（一）溶剂提取法
溶剂
石油醚 环己烷
苯 乙醚 氯仿 醋酸乙酯 正丁醇
▪ 水 甲醇 丙酮 氢氧化钠水溶液 甲酰胺 二甲基甲
酰胺 尿素水溶液
5. 大孔吸附树脂
• 分离原理：吸附性和分子筛性相结合 • 影响吸附的因素：非极性树脂易于吸附非极性物质，极
性树脂易于吸附极性物质 • 应用：广泛用于天然产物富集 • 洗脱剂：水，乙醇，丙酮 • 树脂柱的预处理与再生
（四）根据物质分子大小差别进行分离
2. 极性强弱判断
• 化合物的极性由分子中所含官能团的种类、数
目及排列方式等综合因素决定。
R COOH
Ar OH
H2O
R OH
R NH2 , R NH
R' R CO N R"
R CHO
R' , R
大 R' N R"
[课件]第一章 天然药物化学结构研究PPT
![[课件]第一章 天然药物化学结构研究PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/45fee7db941ea76e58fa042f.png)
三方面的结构信息。
核磁共振碳谱（13C-NMR）
核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也 可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅 速、正确地否定所拟定的错误结构式。碳谱对 立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。
IR
m-wave
radio
10-10
10-8 10-6 10-4 wavelength (cm)
10-2
100
102
紫外光谱（UV）
紫外 — 可见光谱（UV -VIS）—— 共轭体系特征
分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中， n-π*、 π-π* 跃迁可因吸收紫外光及可见光所引起，吸收光 谱将出现在光的紫外区和可见区（200~700nm）。
质谱在综合光谱解析中的作用
质谱(MS)
主要用于确定化合物的分子量、分
子式。 质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯 的m/z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的麦 氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的存 在。 质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后， 验证所推测的未知物结构的正确性。
磁不等同两个或两组1H核在一 定距离内相互自旋偶合干扰， 发生的分裂所表现出的不同裂分
峰裂分的数目 符合 n+1 规律 ( n = 磁等同质子的数目 ) s 单峰 d 双峰 t 三重峰 q 四重峰 m 多重峰
峰裂分的距离
用偶合常数（J）表示
不同系统偶合常数 (J Hz) 大小
3 积分曲线
也称积分面积，与分子中的总质子数相当。
天然药物化学
一、中草药有效成分的提取 溶剂提取法的分类
1.浸渍法
2.渗漉法
3.煎煮法 4.回流体取法 5.连续回流提取法
一、中草药有效成分的提取
6.超临界流体萃取技术
超临界流体：一物质处于临界温度（Tc）与临界 压力（Pc）以上的状态下，形成的既非液体又非 气体的单一相态时，称为超临界流体。 特点：流体密度近似液体，粘度于气体相似，扩 散力比液体大，介电常数随压力增大而增加，渗 透性优于液体。比液体溶剂有更佳的溶解力，有 利于溶质的萃取。
提取
已知成分或已知化学结构类型：一般先查阅有关资料, （工业生产中常用） 搜集比较各种提取方法 为制定研究工作方案提 供依据。 未知有效成分或有效部位：①根据预先确定的目标。 （实验室常用） ②以适当的活性测试体 系为指导。 ③提取、分离、动物模型 筛选。 ④临床验证。
一、中草药有效成分的提取
提取是研究天然产物的一个重要步骤，常用 的方法有溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和升华法。
一、中草药有效成分的提取
系统溶剂提取法：是研究天然药物成分的常用 的初步提取分离方法。用极性从低到高的溶剂依次 提取，一般顺序是：石油醚〈苯〈乙醚〈 氯仿 〈乙酸乙酯〈正丁醇〈丙酮〈乙醇〈甲醇〈水。 本法的缺点：由于各成分之间的助溶作用，同 一类成分往往也会分散在邻近的几个部位中，这一 现象较为普遍发生。虽然如此，但系统溶剂法仍是 研究成分不明的天然药物最常用的方法。
二、主要生物合成途径
（四）氨基酸途径(amino acid pathway)
生成：生物碱类成分
作为生物碱前体的氨基酸：
脂肪族：鸟氨酸，赖氨酸（来自TCA循环及解糖 途径中形成的α-酮酸经还原氨化后生成） 芳香族：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸（来自莽草 酸途径 ）
第01章 天然药物化学总论 - 0401
天然药物化学第1章总论第1章总论第4节结构研究法结构研究的总原则不消耗或尽可能少波谱综合分析与文献数据比较辅以化学手段消耗试样化合物纯度的判定•均一晶形•熔点•沸点•折光率•比旋度物化常数•TLC •PC •GC •HPLC色谱法结构研究的主要程序初步推断结构类型•提取、分离中的过程行为•显色反应、化学定性实验测定分子式，计算不饱合度•元素分析•同位素丰度比法•HR-MS官能团、结构片段、基本骨架•官能团定性鉴别•UV、IR、NMR、MS平面结构、相对构型、优势构象•1D、2D-NMR•化学降解、衍生物制备绝对构型的确定•CD、ORD•X-射线衍射•人工合成分子式的确定与不饱合度的计算元素定量分析同位素丰度比法高分辨质谱•FT-MS•TOF-MS •Obitrap-MS u=Ⅳ－Ⅰ/2＋Ⅲ/2＋1 •Ⅰ：1价原子（H、X）•Ⅲ：2价原子（N、P）•Ⅳ：4价原子（C）分子式的确定不饱合度的计算结构研究中的主要方法：四大光谱紫外-可见吸收光谱•UV-vis，ultraviolet-visible spectra •确定共轭体系红外光谱•IR，infrared spectra •确定官能团质谱•MS，mass spectrum•确定分子量、分子式•可根据碎片特征解析部分结构核磁共振•NMR，nuclear magnetic resonance •确定分子结构、相对构型原理•电子由基态跃迁至激发态（π→π *、n→π * ）•在紫外可见光区（200～700nm）引起的吸收谱图作用•含共轭双键、α,β-不饱和羰基、芳香化合物的结构鉴定•特定的吸收谱特征→骨架类型的判断•如：黄酮、香豆素、蒽醌•加诊断试剂前后谱图的规律性变化→取代基的推断•如：黄酮、香豆素原理•化学键振动引起的•在红外光区（4000～625cm-1）的吸收谱图作用•特征频率区（functional group region）•4000～1500 cm-1：确定官能团类型•指纹区（fingerprint region）•1500～600 cm-1：构象、构型、取代模式等。
天然药物化学的研究内容
计算机科学与信息科学
•3、药物研究的相关学科简介
化学 生物学 药物化学
•评价药物的安全性
•了解药物在体内的吸收、 分布、代谢和排泄过程
药理学
毒理学和药代动力学
生物化学和微生物学
计算机科学与信息科学
•3、药物研究的相关学科简介
化学 生物学 药物化学
•蛋白质化学、核酸化学、酶 动力学和物质代谢是研究药 物与蛋白质、核酸等受体作 用的基础
•镇静催眠、 •抗癫痫、 •抗精神失常、
循环系统药物 消化系统药物
•中枢兴奋、 •镇痛
其他
•1、药物的定义与分类
•针对人体各主要系统疾病，有人将药物分为：
中枢神经系统药物 外周神经系统药物 循环系统药物 消化系统药物 其他
•拟胆碱药、 •抗胆碱药、 •拟肾上腺素药、 •组胺H1受体
•1、药物的定义与分类
•2、药物与生物信息系统
信息系统的两种典型的作用方式： 信号——受体——效应 信号——传导——效应 依据药物与生物信息系统作用，药物又可分为： （1）影响信号分子的药物 （2）影响信号接受系统（受体）的药物 （3）影响细胞内信号转导系统的药物
•3、药物研究的相关学科简介
化学 ——构建和表征药物分子的主要手段
三、参考书目及考试内容
参考书目：
1、《现代中草药成分化学》，吴寿金主编，中国 医药科技出版社，2002，5
2、《天然产物化学》
3、《天然药物化学》，姚新生主编，第四版，中 国医药科技出版社，2003
4、《Natural Products Their chemistry and biological significance》, Longman Group UK Limited 1995
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2）通过文献调研，理化常数和化学定性分析等初步判断化合物 结构类型
3）测定分子式、计算不饱和度
a) 元素分析
b) 同位素丰度比率 c) HR-MS 不饱和度： Ω =Ⅳ-Ⅰ/2+Ⅲ/2+1
四、结构研究方法
4）确定分子中含有的官能团、结构片段、基本骨架。
UV、IR、NMR、MS等 UV：共轭双键、α-β不饱和羰基、芳香化合物
质谱在综合光谱解析中的作用
质谱(MS)
主要用于确定化合物的分子量、分
子式。 质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯 的m/z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的麦 氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的存 在。 质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后， 验证所推测的未知物结构的正确性。
光波区域
真 空 紫 外 区
200nm
X 光
100nm
近 可见光区 紫 外 区 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红
400nm 800nm
近 红 外 区
20mm
远 红 外 区
无 线 电 波
500mm
g-rays
x-rays UV VIS
IR
m-wave
radio
10-10
10-8 10-6 10-4 wavelength (cm)
三方面的结构信息。
核磁共振碳谱（13C-NMR）
核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也 可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅 速、正确地否定所拟定的错误结构式。碳谱对 立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。
但对于热敏成分及难于气化的成分 （醇、糖苷、部分羧酸等） 大分子物质（多糖、肽类）难以气化
测不到分子离子峰 亦无法测得分子量
解决措施
电离新方法 （样品不必加热 气化而直接电离）
化合物乙酰化或三甲基 硅烷化（TMS化） 制成热稳定性好的挥发 性衍生物进行测定
(2)场解析质谱 FD-MS (3)快原子轰击质谱 FAB-MS (4)化学电离质谱 CI-MS (5)电喷雾电离质谱 ESI-MS (6)基质辅助激光解吸电离质谱 ( MALDI-MS ) (7)场致电离 (FI-MS) (8)串联质谱（MS-MS）
Ｇ G H Ｇ Ｈ
1 化学位移δ(Chemical shift) (以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学 位移定为0，测定各质子共振频率与它的相 对距离，这个相对值称为化学位移），一 般 δ 1-10ppm
与1H核所处的化学环境（1H核周围的电子云密度）有关 电子云密度大，处于高场，δ值小 电子云密度小，处于低场，δ值大
化学位移
HO O OH
OH OH O
偶合裂分
积分值
NOE效应 选择的照射一种质子使其饱和，则与该质子在立 体空间位置上接近的另一个或数个质子信号强度 增高的效应称为核Overhauser效应，简称NOE。 NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间 结构中是否距离相近，若存在NOE，则表示相近； NOE 越大，则两者在空间的距离就越近。NOE 是确定分子中某些基团的位置，立体构型和优势 构象的重要手段之一。
常见结构的化学位移大致范围
~0.9-C-CH3
~1.8-C=C-CH3
~2.1-COCH3 ~3.0-NCH3 -CHO -COOH Ar-H
(δ
~3.7-OCH3 -C=C-H
11
10
9
8
7
6 5 (δppm)
4
3
2
1
0
2 偶合常数J (Coupling constant)
因偶合使信号发生分裂,表现出不同的裂分, 如s (单峰), d (二重峰), t (三重峰), q (四重峰) 等。
第一章 总论
1 3 2 3
绪论 提取分离的方法 结构研究方法
3
四、结构研究方法
从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有 文献调研、化学法、波谱法等。 1） 纯化和干燥化合物的样品 a) 均一晶形、明确敏锐熔点 b) 三种展开系统均显示单一斑点 c) HPLC、GC分析
四、结构研究方法
应用：
推断化合物的骨架类型—— 共轭系统，。
取代基团的推断。如加入诊断试剂推断
黄酮的取代模式（类型、数目、排列方
式）
用于含量测定（以最大吸收波长作为检
测波长进行含量测定）。
红外光谱（IR）
分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收 而测得的吸收图谱，称为红外光谱。
4000
3600
3000
1500
磁不等同两个或两组1H核在一 定距离内相互自旋偶合干扰， 发生的分裂所表现出的不同裂分
峰裂分的数目 符合 n+1 规律 ( n = 磁等同质子的数目 ) s 单峰 d 双峰 t 三重峰 q 四重峰 m 多重峰
峰裂分的距离
用偶合常数（J）表示
不同系统偶合常数 (J Hz) 大小
3 积分曲线
也称积分面积，与分子中的总质子数相当。
（Ultraviolet spectroscopy 缩写为UV）、红外光谱 （Infrared spectroscopy 缩写为IR）、核磁共振谱 （Nuclear magnetic resonance 缩写为NMR）和质谱 （Mass spectroscopy 缩写为MS）。
紫外光谱 UV 吸收光谱 波谱法 非吸收光谱 红外光谱 IR 核磁共振谱 NMR 质谱 MS
IR ：特征官能团：羟基、羰基、双键、芳环等
NMR：化学位移(δ)、积分面积、偶合常数(J) MS：EI-MS、ESI-MS、FD-MS、FAB-MS
四、结构研究方法
5）推断并确定分子的平面结构 化学沟通
6）推断并确定分子的主体结构
构型与构象 CD、NOE谱、X-Ray衍射、人工合成
其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱
核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振氢谱(1H—NMR) 在综合光谱解析中主要 提供化合物中所含 ⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能 团。 ⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。 ⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境
指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位 置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。
不同 13C 核δC大小与13C 核所处的化学环境 （周围电子云密度）有关
主要结构13C 核δC的大致范围 150~220( c=o) c=c Ar
饱和碳原子（0~60）
50~80 (c-o)
200
150
100
用于13C 核类型的推断
50
0
( δC ppm )
质谱（MASS） 电子轰击质谱（EI-MS）：目前常用。
1000
625cm-1
特征频率区
指纹区
特征官能团的鉴别
化合物真伪的鉴别
红外光谱(IR)的八个重要区段 1) 3300~3000 弱吸收 烯氢、芳氢、 强吸收O-H、N-H 1) 3000~2700 饱和C-H 2) 2400~2100 不饱和三键 3) 1900~1650 C=O及其衍生物 4) 1680~1500 C=C及芳香核骨架震动、C=N等 5) 1500~1300 饱和C-H面内弯曲振动 6) 1000~650 不饱和C-H面外弯曲振动
10-2
100
102
紫外光谱（UV）
紫外 — 可见光谱（UV -VIS）—— 共轭体系特征
分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、 π-π* 跃迁可因吸收紫外光及可见光所引起，吸收光 谱将出现在光的紫外区和可见区（200~700nm）。
200nm
400
700nm
紫外区（UV）
可见区（VIS）
应用： 1.含氧官能团的判断；
2.含氮官能团的判断；
3.有关芳香环的信息； 4.确定炔烃、烯烃，特别是双键类型的判断。
核磁共振氢谱（1H-NMR）
合常数（Ј）
— 化学位移 (chemical shift)：与质子的化学 环境（诱导效应、共轭效应、各向异性效应等）。 — 偶合常数 (coupling constant)与裂分峰形。 — 积分曲线 (integration line)。 帮助了解分子中质子的类型、连接方式以及数目
3）测定分子式、计算不饱和度
a) 元素分析
b) 同位素丰度比率 c) HR-MS 不饱和度： Ω =Ⅳ-Ⅰ/2+Ⅲ/2+1
四、结构研究方法
4）确定分子中含有的官能团、结构片段、基本骨架。
UV、IR、NMR、MS等 UV：共轭双键、α-β不饱和羰基、芳香化合物
质谱在综合光谱解析中的作用
质谱(MS)
主要用于确定化合物的分子量、分
子式。 质谱图上的碎片峰可以提供一级结构信息。对 于一些特征性很强的碎片离子，如烷基取代苯 的m/z 91的苯甲离子及含γ氢的酮、酸、酯的麦 氏重排离子等，由质谱即可认定某些结构的存 在。 质谱的另一个主要功能是作为综合光谱解析后， 验证所推测的未知物结构的正确性。
光波区域
真 空 紫 外 区
200nm
X 光
100nm
近 可见光区 紫 外 区 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红
400nm 800nm
近 红 外 区
20mm
远 红 外 区
无 线 电 波
500mm
g-rays
x-rays UV VIS
IR
m-wave
radio
10-10
10-8 10-6 10-4 wavelength (cm)
三方面的结构信息。
核磁共振碳谱（13C-NMR）
核磁共振碳谱(13C—NMR)碳谱与氢谱类似，也 可提供化合物中 1.碳核的类型、 2.碳分布 、 3.核间关系三方面结构信息。 主要提供化合物的碳“骨架”信息。
碳谱的各条谱线一般都有它的惟一性，能够迅 速、正确地否定所拟定的错误结构式。碳谱对 立体异构体比较灵敏，能给出细微结构信息。
但对于热敏成分及难于气化的成分 （醇、糖苷、部分羧酸等） 大分子物质（多糖、肽类）难以气化
测不到分子离子峰 亦无法测得分子量
解决措施
电离新方法 （样品不必加热 气化而直接电离）
化合物乙酰化或三甲基 硅烷化（TMS化） 制成热稳定性好的挥发 性衍生物进行测定
(2)场解析质谱 FD-MS (3)快原子轰击质谱 FAB-MS (4)化学电离质谱 CI-MS (5)电喷雾电离质谱 ESI-MS (6)基质辅助激光解吸电离质谱 ( MALDI-MS ) (7)场致电离 (FI-MS) (8)串联质谱（MS-MS）
Ｇ G H Ｇ Ｈ
1 化学位移δ(Chemical shift) (以四甲基硅烷TMS为内标物，将其化学 位移定为0，测定各质子共振频率与它的相 对距离，这个相对值称为化学位移），一 般 δ 1-10ppm
与1H核所处的化学环境（1H核周围的电子云密度）有关 电子云密度大，处于高场，δ值小 电子云密度小，处于低场，δ值大
化学位移
HO O OH
OH OH O
偶合裂分
积分值
NOE效应 选择的照射一种质子使其饱和，则与该质子在立 体空间位置上接近的另一个或数个质子信号强度 增高的效应称为核Overhauser效应，简称NOE。 NOE主要用来确定两种质子在分子立体空间 结构中是否距离相近，若存在NOE，则表示相近； NOE 越大，则两者在空间的距离就越近。NOE 是确定分子中某些基团的位置，立体构型和优势 构象的重要手段之一。
常见结构的化学位移大致范围
~0.9-C-CH3
~1.8-C=C-CH3
~2.1-COCH3 ~3.0-NCH3 -CHO -COOH Ar-H
(δ
~3.7-OCH3 -C=C-H
11
10
9
8
7
6 5 (δppm)
4
3
2
1
0
2 偶合常数J (Coupling constant)
因偶合使信号发生分裂,表现出不同的裂分, 如s (单峰), d (二重峰), t (三重峰), q (四重峰) 等。
第一章 总论
1 3 2 3
绪论 提取分离的方法 结构研究方法
3
四、结构研究方法
从天然物中分离到化合物单体后,需进行结构鉴定,方法有 文献调研、化学法、波谱法等。 1） 纯化和干燥化合物的样品 a) 均一晶形、明确敏锐熔点 b) 三种展开系统均显示单一斑点 c) HPLC、GC分析
四、结构研究方法
应用：
推断化合物的骨架类型—— 共轭系统，。
取代基团的推断。如加入诊断试剂推断
黄酮的取代模式（类型、数目、排列方
式）
用于含量测定（以最大吸收波长作为检
测波长进行含量测定）。
红外光谱（IR）
分子中价键的伸缩及弯曲振动所引起的吸收 而测得的吸收图谱，称为红外光谱。
4000
3600
3000
1500
磁不等同两个或两组1H核在一 定距离内相互自旋偶合干扰， 发生的分裂所表现出的不同裂分
峰裂分的数目 符合 n+1 规律 ( n = 磁等同质子的数目 ) s 单峰 d 双峰 t 三重峰 q 四重峰 m 多重峰
峰裂分的距离
用偶合常数（J）表示
不同系统偶合常数 (J Hz) 大小
3 积分曲线
也称积分面积，与分子中的总质子数相当。
（Ultraviolet spectroscopy 缩写为UV）、红外光谱 （Infrared spectroscopy 缩写为IR）、核磁共振谱 （Nuclear magnetic resonance 缩写为NMR）和质谱 （Mass spectroscopy 缩写为MS）。
紫外光谱 UV 吸收光谱 波谱法 非吸收光谱 红外光谱 IR 核磁共振谱 NMR 质谱 MS
IR ：特征官能团：羟基、羰基、双键、芳环等
NMR：化学位移(δ)、积分面积、偶合常数(J) MS：EI-MS、ESI-MS、FD-MS、FAB-MS
四、结构研究方法
5）推断并确定分子的平面结构 化学沟通
6）推断并确定分子的主体结构
构型与构象 CD、NOE谱、X-Ray衍射、人工合成
其中最常用的有四大谱：分别是紫外光谱
核磁共振氢谱在综合光谱解析中的作用
核磁共振氢谱(1H—NMR) 在综合光谱解析中主要 提供化合物中所含 ⒈质子的类型：说明化合物具有哪些种类的含氢官能 团。 ⒉氢分布：说明各种类型氢的数目。 ⒊核间关系:氢核间的偶合关系与氢核所处的化学环境
指核间关系可提供化合物的二级结构信息，如连结方式、位 置、距离；结构异构与立体异构(几何异构、光学异构、构 象)等)。
不同 13C 核δC大小与13C 核所处的化学环境 （周围电子云密度）有关
主要结构13C 核δC的大致范围 150~220( c=o) c=c Ar
饱和碳原子（0~60）
50~80 (c-o)
200
150
100
用于13C 核类型的推断
50
0
( δC ppm )
质谱（MASS） 电子轰击质谱（EI-MS）：目前常用。
1000
625cm-1
特征频率区
指纹区
特征官能团的鉴别
化合物真伪的鉴别
红外光谱(IR)的八个重要区段 1) 3300~3000 弱吸收 烯氢、芳氢、 强吸收O-H、N-H 1) 3000~2700 饱和C-H 2) 2400~2100 不饱和三键 3) 1900~1650 C=O及其衍生物 4) 1680~1500 C=C及芳香核骨架震动、C=N等 5) 1500~1300 饱和C-H面内弯曲振动 6) 1000~650 不饱和C-H面外弯曲振动
10-2
100
102
紫外光谱（UV）
紫外 — 可见光谱（UV -VIS）—— 共轭体系特征
分子中电子跃迁（从基态至激发态）。其中，n-π*、 π-π* 跃迁可因吸收紫外光及可见光所引起，吸收光 谱将出现在光的紫外区和可见区（200~700nm）。
200nm
400
700nm
紫外区（UV）
可见区（VIS）
应用： 1.含氧官能团的判断；
2.含氮官能团的判断；
3.有关芳香环的信息； 4.确定炔烃、烯烃，特别是双键类型的判断。
核磁共振氢谱（1H-NMR）
合常数（Ј）
— 化学位移 (chemical shift)：与质子的化学 环境（诱导效应、共轭效应、各向异性效应等）。 — 偶合常数 (coupling constant)与裂分峰形。 — 积分曲线 (integration line)。 帮助了解分子中质子的类型、连接方式以及数目